Spis treści Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Zespół Szkół Technicznych w Pleszewie ID grupy: 97/90_MF_G1 Temat projektowy: Zderzenia ciał Kompetencja: Matematyczno-fizyczna I semestr/ rok szkolny 2010/2011

Wprowadzenie do projektu Spis treści Wprowadzenie do projektu Tematem projektu są „Zderzenia ciał”. Zjawisko to odgrywa zasadniczą rolę w poznawaniu praw fizyki. Spotykamy się z nim na co dzień, ale też jest podstawowym procesem zachodzącym na poziomie mikroświata. Cel projektu Głównym celem projektu jest rozwijanie kompetencji matematyczno-fizycznych w zakresie zagadnień dotyczących zderzeń ciał. Poznanie rodzajów zderzeń i praw nimi rządzących. Kształtowanie umiejętności stosowania zasady zachowania pędu i energii.

Wykorzystanie zderzeń ciał w praktyce Spis treści Wstęp teoretyczny Podział zderzeń Zderzenie sprężyste, zderzenie elastyczne Zderzenie całkowicie niesprężyste Zderzenie centralne Zderzenie niecentralne Zasada zachowania pędu Zasada zachowania energii Doświadczenie Schemat zestawu doświadczalnego Montowanie zestawu doświadczalnego Przebieg doświadczenia Opracowanie wyników pomiarów Niepewności pomiarowe Wnioski z doświadczenia Wykorzystanie zderzeń ciał w praktyce Testy zderzeniowe Kamizelki kuloodporne Wielki Zderzacz Hadronów Rozszczepienie Zderzenia galaktyk Podsumowanie KONIEC

Wstęp teoretyczny Spis treści Zderzenie - ogół zjawisk powstających przy zetknięciu się poruszających się względem siebie ciał. Zazwyczaj za zderzenie uważa się zjawisko trwające krótko, choć używa się także do zjawisk trwających długo np. zderzenia galaktyk. W fizyce oznacza oddziaływanie pomiędzy poruszającymi się względem siebie ciałami, trwające przez pewien skończony czas. Na zderzające się obiekty nie powinny przy tym działać siły zewnętrzne (czyli takie, których źródłem nie są zderzające się obiekty) lub siły te są na tyle słabe lub zderzenie na tyle krótkie, by ich wpływ można było pominąć. http://www.choszczno.info.pl/wp-content/uploads/2008/06/zderzenie-z-ciagnikiem_0.jpg

Podział zderzeń Spis treści A) sprężyste B) niesprężyste C) centralne D) niecentralne

Zderzenie sprężyste, zderzenie elastyczne Spis treści Zderzenie sprężyste, zderzenie elastyczne Jest to zderzenie, w którym w stanie końcowym mamy te same cząstki (obiekty) co w stanie początkowym i zachowana jest energia kinetyczna. W zderzeniu sprężystym spełnione są dwie zasady zachowania: całkowitego pędu i energii kinetycznej układu. Z tych dwóch zasad można określić prędkości ciał po zderzeniu. http://idacdonikad2.blox.pl/resource/OgrDos3.jpg 7

Zderzenie całkowicie niesprężyste Spis treści Zderzenie całkowicie niesprężyste Zderzenie, w którym następuje największa możliwa strata energii kinetycznej, tj. zderzenie, którego produkty mają najmniejszą możliwą energię kinetyczną umożliwiającą im spełnienie zasady zachowania pędu. http://sciaga.onet.pl/_i/Fizykasciaga/zderzenie_sprezyste.jpg

Zderzenie centralne Spis treści Zderzenie dwóch ciał, w którym oba ciała poruszają się po tej samej prostej, zarówno przed zderzeniem, jak i po zderzeniu. Punkt przecięcia przedłużenia trajektorii (torów), po których poruszały się ciała przed zderzeniem, należy do odcinka łączącego środki masy obu ciał. http://merkuryusz.com/fizyka/rozdzial_XXIII.html

Zderzenie niecentralne Spis treści Zderzenie niecentralne Wszystkie inne przypadki zderzeń, w których prędkości zderzających się ciał nie są skierowane wzdłuż prostej łączącej środki będą zderzeniami niecentralnymi lub inaczej skośnymi.

Zgodnie z zasadą zachowania pędu Spis treści Zgodnie z zasadą zachowania pędu Suma wektorowa pędów wszystkich elementów układu izolowanego pozostaje stała. Układ izolowany to taki układ, na który nie działają siły zewnętrzne lub siły te się równoważą. Oddziaływanie między elementami układu siłami wewnętrznymi nie zmienia pędu układu. http://gadzetomania.pl/images/2010/04/4476793705_ea61597ef0.jpg

Zasada zachowania energii Spis treści Zasada zachowania energii Prawo fizyki, stwierdzające, że w układzie izolowanym suma wszystkich rodzajów energii układu jest stała (nie zmienia się w czasie). W konsekwencji, energia w układzie izolowanym nie może być ani utworzona, ani zniszczona, może jedynie zmienić się forma energii.

Spis treści Jeśli cząstki przed lub po zderzeniu mają te same prędkości to zderzenie jest niesprężyste: mAvA1+ mBvB1=(mA+mB)v2 r r r Jeśli całkowita energia nie zmienia się to zderzenie jest sprężyste. mAvA1+ mBvB1= mAvA2+ mBvB2 r r r r

Doświadczenie Spis treści Cel: sprawdzenie zasady zachowania pędu Pomoce dydaktyczne: 2 wózki o masach 400 g i 200 g, fotokomórka, waga laboratoryjna, tor powietrzny Przebieg doświadczenia: 1. Wyznaczenie masy wózków 2. Przygotowanie zestawu doświadczalnego 3. Pomiar czasu przejazdów wózków za pomocą fotokomórki 4. Zebranie informacji w tabeli pomiarów 5. Wyciągnięcie wniosków

Schemat zestawu doświadczalnego Spis treści Schemat zestawu doświadczalnego Fotokomórka Wózek Tor powietrzny Zderzak z gumką

Spis treści Wyznaczanie masy wózków Przygotowywanie toru powietrznego Zdj. wykonane własnoręcznie przez jednego członka naszej grupy

Montowanie zestawu doświadczalnego Spis treści Montowanie zestawu doświadczalnego Zdj. wykonane własnoręcznie przez jednego członka naszej grupy

Przebieg doświadczenia Spis treści Przebieg doświadczenia W doświadczeniu dokonywano pomiaru czasów przejazdów wózków w obydwie strony: przed i po zderzeniu z końcami toru powietrznego. Uzyskane wyniki przedstawia poniższa tabela: Czas (s) Duży wózek Masa 400g 0,15 0,18 0,19 0,22 0,23 0,25 0,26 Mały wózek Masa 200g 0,20 0,24 0,27 0,28 0,45 0,46 t=0,01s

Opracowanie wyników pomiarów Spis treści Opracowanie wyników pomiarów Na podstawie wzoru na prędkość: oraz wzoru na pęd: p=mv obliczyliśmy pęd wózków przed i po zderzeniu Pęd przed zderzeniem (kg*m/s) Pęd po zderzeniu Duży wózek Masa 400g 0,26 0,28 0,23 0,22 0,20 0,19 Mały wózek Masa 200g 0,14 0,13 0,12 0,10 0,09 0,06 0,05

Niepewności pomiarowe Spis treści Niepewności pomiarowe Niepewność każdej z wielkości bezpośrednio mierzonych wnosi swój wkład w rozmiar niepewności końcowego wyniku. Na wartości t, m i s mają wpływ dokładności przyrządów. W naszym doświadczeniu: t=0,01 s, m=0,005 kg, s=0,01 m Niepewność pomiarową pędu wyznaczyliśmy korzystając z zależności:

Wnioski z doświadczenia Spis treści Wnioski z doświadczenia Pęd przed zderzeniem (kg*m/s) Pęd po zderzeniu Niepewność pomiarowa pędu Duży wózek Masa 400g 0,26 0,04 0,28 0,23 0,22 0,03 0,20 0,19 Mały wózek Masa 200g 0,14 0,13 0,02 0,12 0,10 0,09 0,01 0,06 0,05 Pęd przed zderzeniem jest równy pędowi po zderzeniu w granicach niepewności pomiarowych

Wykorzystanie zderzeń ciał w praktyce Spis treści Wykorzystanie zderzeń ciał w praktyce Testy zderzeniowe Wielki Zderzacz Hadronów Medycyna Rozszczepienie Zderzenia galaktyk Kamizelki kuloodporne

Testy zderzeniowe Spis treści W samochodzie jest manekin, który pełni rolę testera. Samochód jest rozpędzany do danej prędkości i uderza, np. w betonową ścianę. Testy te mają na celu sprawdzenie bezpieczeństwa, wprowadzenie unowocześnień w samochodach, które będą ratowały życie człowieka w razie wypadku. Obejmują one: zderzenie czołowe zderzenie boczne zderzenie ze słupem ochrona pieszego potrąconego przez auto ochrona dziecka http://www.motofakty.pl/g2/art/8/7/425a1bca74116.jpeg http://www.autocentrum.pl/gfx/euroncap/nissan_micra_2003/nissan_micra_2003.jpg

Kamizelki kuloodporne Spis treści Kamizelki kuloodporne Kamizelka kuloodporna – specjalny ubiór wykonany w formie mniej lub bardziej przypominającej kamizelkę, mający chronić przed nożami, pociskami wystrzelonymi z ręcznej broni palnej krótko- i długolufowej, takiej jak rewolwer, pistolet, karabin i strzelba. Kamizelkę kuloodporną wkłada się zwykle pod ubiór wierzchni (zachowanie typowe dla służb chroniących polityków, osób prywatnych i przestępców) lub nosi się jako ubiór wierzchni (szczególnie w służbach wojskowych). http://img.archiwumallegro.pl/?463989743 http://www.pancerzosobisty.yoyo.pl/pliki/013208151009p3315637_copy.jpg

Wielki Zderzacz Hadronów Spis treści Wielki Zderzacz Hadronów Wielki Zderzacz Hadronów – LHC (z ang. Large Hadron Collider) - największy na świecie akcelerator cząstek (hadronów), znajdujący się w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych CERN w pobliżu Genewy. LHC jest położony na terenie Francji oraz Szwajcarii. Przewiduje się, że LHC umożliwi odkrycie bozonu Higgsa, który uczestniczy w nadawaniu mas cząstkom elementarnym, oraz cząstek tworzących ciemną materię, którymi być może będą cząstki supersymetryczne. http://pcarena.pl/uploads_new/file/CERN_LHC_1.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1c/CMS_Higgs-event.jpg

Rozszczepienie Spis treści Jest to zjawisko rozpadu jądra wzbudzonego na kilka (na ogół 2, rzadziej 3 lub 4) innych jąder. Powstałe fragmenty mają na ogół podobną masę. Zjawisku temu towarzyszy emisja wtórnych neutronów, promieniowanie gamma i wydzielanie się znacznych ilości energii. Ciężkie jądra można rozszczepić bombardując je różnymi cząstkami, lub też mogą się one rozpaść samorzutnie. http://www.atomistyka.pl/energetyka/gfx/reakcja1.JPG

Zderzenia galaktyk Spis treści Zderzenie galaktyk to zjawisko astronomiczne, które zachodzi gdy dwie lub więcej galaktyk nachodzi na siebie, zaburzając nawzajem swoje pola grawitacyjne. Ponieważ same gwiazdy rozdzielone są wielkimi pustymi obszarami, w czasie zderzenia galaktyk dochodzi do bardzo niewielu kolizji gwiazd. Mijanie się gwiazd zaburza jednak orbity okrążających je planet, niszcząc niektóre układy planetarne. Takie kolizje są powszechnym zjawiskiem w ewolucji galaktyk. Najpowszechniejsze są zderzenia małych galaktyk satelitarnych z dużymi galaktykami spajającymi grawitacyjnie grupę. http://www.newsweek.pl/bins/Media/Pictures/07/07a0/07a00c8b6a8b419b8d46d759324bea0d.jpg http://images28.fotosik.pl/202/875993c721f09f45.jpg

Czy ważne jest poznanie praw rządzących zderzeniami ciał? Możemy poznać procesy, jakie mogły towarzyszyć narodzinom Wszechświata Będziemy mogli wpływać na przyszłość naszej planety Spis treści

DZIĘKUJEMY ZA OBEJRZENIE NASZEJ PREZENTACJI